Новые расчеты для улучшения мониторинга CO₂ из космоса
Новые расчеты, разработанные международной группой ученых под руководством Университетского колледжа Лондона (UCL), теперь позволяют точно предсказать, как углекислый газ (CO₂) поглощает свет разных цветов. Это поможет климатологам, изучающим выбросы парниковых газов на Земле, лучше интерпретировать данные со спутников и наземных станций, измеряющих CO₂.
Улучшение понимания того, сколько излучения поглощает CO₂, снизит неопределенности в моделях изменения климата и позволит делать более точные прогнозы о том, насколько вероятно потепление Земли в ближайшие десятилетия.
Предыдущие методы обеспечивали точность лишь около 5% в лучшем случае для всех длин волн, тогда как новые расчеты дают точность 0,3%. Это улучшение позволит научным миссиям достичь своих целей, которые требуют точности 0,3–0,5%.
Исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, показывает, как фундаментальные законы квантовой механики можно использовать для точного прогнозирования поглощения света CO₂. Это поможет ученым понять, как CO₂ распределяется в атмосфере и определить источники его выбросов.
«Миллиарды долларов сейчас тратятся на спутники, которые отслеживают, казалось бы, неуклонный рост CO₂ в нашей атмосфере. Однако для интерпретации их результатов необходимо иметь очень точный ответ на вопрос: "Сколько излучения поглощает одна молекула CO₂?" До сих пор лабораторные измерения не могли ответить на этот вопрос с достаточной точностью», — отметил профессор Джонатан Теннисон (UCL).
Команда использовала квантово-механические расчеты для предсказания вероятности поглощения молекулой CO₂ света разных энергий. Эти прогнозы были проверены с помощью высокоточных измерений методом спектроскопии кольцевого резонатора, который моделирует условия космических измерений.
«Мы уже давно знаем точные квантово-механические уравнения, которым подчиняется молекула CO₂, однако они слишком сложны для явного решения. Но сочетание современных компьютеров и новых подходов к решению задачи означает, что теперь мы можем использовать квантовую теорию для расчета силы поглощения света CO₂ на каждой длине волны», — пояснил ведущий автор работы доктор Олег Полянский (UCL).